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一种苎麻纤维增强聚乳酸复合材料的制备方法技术

技术编号:1883934 阅读:232 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了一种生物全降解复合材料苎麻纤维增强聚乳酸复合材料的制备方法,包括如下步骤:(1)将粘均分子量为1000-80000的聚乳酸预聚物和粘均分子量为400-2000的聚己内酯分别溶于有机溶剂中,所述的聚乳酸预聚物和聚己内酯重量比为:1~9∶1;(2)将苎麻纤维浸泡在聚己内酯溶液中,再将两种溶液混合并密封好;(3)在60~100℃的温度条件下原位聚合0.5~4小时制得所述的复合材料。利用本发明专利技术的方法制得的苎麻纤维增强聚乳酸复合材料具有优异的界面性能和力学性能,具有实际的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高分子聚合物及纤维增强树脂复合材料的制备方法,特别是涉及一种苎麻纤维的表面处理及苎麻纤维增强热塑性树脂的制备方法。
技术介绍
乳酸聚合物(又称聚乳酸,Polylactic acid;简称PLA)的主要生产原料来源于玉米、马铃薯等植物资源。该聚合物及其后加工产品具有良好的生物降解性和可再生性。苎麻纤维也是生物降解材料,同时还具有比强度高和资源丰富的优点,苎麻纤维增强聚乳酸复合材料是符合人类环境保护及可持续发展战略,因此有着非常美好的应用前景。目前世界各国对天然纤维增强复合材料的研究越来越多,但是主要集中增强不可降解的热塑性树脂和热固性树脂。国内研究天然纤维复合材料主要由中山大学、国防科技大学和天津工业大学,其中中山大学主要是研究剑麻纤维复合材料,增强的基体树脂主要由聚氯乙烯、聚丙烯、环氧树脂、酚醛树脂和不饱和聚酯并在2003年6月申请了《剑麻纤维增强聚丙烯复合材料片层状压制备方法》专利。国防科技大学和天津工业大学主要研究是苎麻和亚麻纤维复合材料,其中天津工业大学2004年4月申请了《一种亚麻非织造物及其复合材料的制造方法》专利。但是他们增强的基体树脂和中山大学的差不多,都为不能生物降解树脂,并且他们都没有很好的解决麻纤维与基体树脂之间的界面问题。国外研究天然纤维复合材料起步较早,但增强的基体也主要为不能生物降解的树脂,也同样是没有很好解决天然纤维与树脂之间的界面问题。其中研究亚麻纤维增强聚丙烯复合材料的最多,而且已经应用于汽车的内装饰。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供,以弥补现有技术的不足和缺陷,满足生产和生活的需要。为了解决上述技术问题,本专利技术所采用的技术方案是,包括如下步骤(1)将粘均分子量为1000-80000的聚乳酸预聚物和粘均分子量为400-2000的聚己内酯分别溶于有机溶剂中,所述的聚乳酸预聚物和聚己内酯重量比为1~9∶1;(2)将苎麻纤维浸泡在聚己内酯溶液中,再将两种溶液混合并密封好;(3)在60~100℃的温度条件下原位聚合0.5~4小时制得所述的复合材料。作为优选的技术方案所述的有机溶剂为氯仿、四氢呋喃、丙酮中的一种;所述的聚己内酯为两端带异氰酸酯基团的聚己内酯;苎麻纤维经过(KH550)r-氨基丙基三乙基硅烷处理或(KH560)r-(2.3环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷进行表面处理;苎麻纤维的长度为1~30毫米;苎麻纤维的含量为5%-80%;苎麻纤维和聚乳酸都为生物全降解材料。本专利技术的基本原理是通过选用KH550(r-氨基丙基三乙基硅烷)或KH560(r-(2.3环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷)偶联剂对苎麻纤维进行表面处理,再通过原位法制备全生物降解苎麻纤维增强聚乳酸复合材料,在原位聚合的过程中,基体树脂上的异氰酸酯基团与纤维表面的硅烷偶联剂反应形成化学键粘结,从而制得所述的苎麻纤维增强聚乳酸复合材料。即将粘均分子量为1000-80000的聚乳酸预聚物和粘均分子量为400-2000两端带异氰酸酯基团的聚己内酯分别溶于有机溶剂,同时将处理好的苎麻纤维浸泡在聚己内酯的有机溶剂中。再将聚乳酸预聚物溶液和浸泡苎麻纤维的聚己内酯溶液倒入玻璃反应器中,在恒温水槽中反应,之后再将有机溶剂蒸馏回收,反应机理如下1、聚乳酸聚己内酯共聚反应 2、纤维与树脂的反应 本专利技术的有益效果是利用本专利技术的方法制得的复合材料具有全生物降解性而且还具有优异的界面性能和力学性能,具有实际的应用价值。附图说明图1用未处理过的苎麻纤维制得的复合材料的冲击断面电镜照片图2用KH550处理过的苎麻纤维制得的复合材料冲击断面的电镜照片图3用KH560处理过的苎麻纤维制得的复合材料冲击断面的电镜照片具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一不详细阐述。参照附图1-3实施例1分别称取42.0g粘均分子量为25000的聚乳酸预聚物(PLA)和18.0g粘均分子量为1000的聚己内酯(PCL)(PLA/PCL=7∶3),再分别将它们配成0.1g/ml的氯仿溶液,之后将干燥好的KH550处理过的苎麻纤维浸泡在PCL的氯仿溶液中,然后将它们倒入1000ml的玻璃反应器中密封好。在80℃的恒温水浴中并同时匀速搅拌反应2小时,再减压将氯仿蒸馏出来。这样将产物中少量的氯仿挥发掉即得到苎麻纤维增强PLA-PCL共聚物复合材料。再按照上面同样步骤用未经处理的苎麻制备增强PLA-PCL和用经KH560处理的苎麻纤维制备增强PLA-PCL复合材料。将上面制得的产物放入模具中在150℃条件下压制成标准冲击样条和拉伸样条,测得力学性能如表1。表1偶联剂处理对苎麻纤维增强PLA-PCL复合材料力学性能的影响 实施例2分别称取42.0g粘均分子量为80000的PLA和42.0g粘均分子量为400的gPCL(PLA/PCL=7∶3),再分别将它们配成0.1g/ml的四氢呋喃溶液,之后将干燥好的长为1mm的苎麻纤维浸泡在PCL的氯仿溶液中,然后将它们倒入1000ml的玻璃反应器中密封好。在80℃的恒温水浴中并同时匀速搅拌反应2小时,再减压将四氢呋喃蒸馏出来。这样将产物中少量的氯仿挥发掉即得到苎麻纤维增强PLA-PCL共聚物复合材料。再按照上面同样步骤制备纤维长度为5mm和30mm的苎麻纤维增强PLA-PCL复合材料,将制得的产物在150℃条件下模压制成标准样条,测得力学性能如表2。表2不同纤维长度对苎麻纤维增强PLA-PCL复合材料力学性能的影响 实施例3分别称取162.0g粘均分子量为1000的PLA和18.0g粘均分子量为2000的gPCL(PLA/PCL=7∶3),再分别将它们配成0.1g/ml的丙酮溶液,之后将占总重量比15%的苎麻纤维浸泡在PCL的氯仿溶液中,然后将它们倒入1000ml的玻璃反应器中密封好。在80℃的恒温水浴中并同时匀速搅拌反应2小时,再减压将丙酮蒸馏出来。这样将产物中少量的氯仿挥发掉即得到苎麻纤维增强PLA-PCL共聚物复合材料。再按照上面同样步骤制备纤维含量分别为5%、20%、25%、80%的苎麻纤维增强PLA-PCL复合材料,再将产物在150℃条件下模压制成标准样条,测得力学性能如表3。表3纤维含量对苎麻纤维增强PLA-PCL复合材料力学性能的影响 权利要求1.,其特征在于,包括如下步骤(1)将粘均分子量为1000-80000的聚乳酸预聚物和粘均分子量为400-2000的聚己内酯分别溶于有机溶剂中,所述的聚乳酸预聚物和聚己内酯重量比为1~9∶1;(2)将苎麻纤维浸泡在聚己内酯溶液中,再将两种溶液混合并密封好;(3)在60~100℃的温度条件下原位聚合0.5~4小时制得所述的复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于所述的有机溶剂为氯仿、四氢呋喃、丙酮中的一种。3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于所述的聚己内酯为两端带异氰酸酯基团的聚己内酯。4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于苎麻纤维经过r-氨基丙基三乙基硅烷处理或r-(2.3环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷进行表面处理。5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于苎麻纤维的长度为1~30毫米。6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于苎麻纤维的含量为5%-80%。7.根据权利要求1至6中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种苎麻纤维增强聚乳酸复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将粘均分子量为1000-80000的聚乳酸预聚物和粘均分子量为400-2000的聚己内酯分别溶于有机溶剂中,所述的聚乳酸预聚物和聚己内酯重量比为:1~9∶1; (2)将苎麻纤维浸泡在聚己内酯溶液中,再将两种溶液混合并密封好;(3)在60~100℃的温度条件下原位聚合0.5~4小时制得所述的复合材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:余木火王龙海藤翠青
申请(专利权)人:东华大学
类型:发明
国别省市:31[中国|上海]

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